Устройство для определения содержания пятиокиси фосфора в шлаке

(511 С 01 И 27/О Ф,Г;1 Дг,ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ г 4И 1,:,.10 Т 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Ленинградский государственный научно-исследовательский и проектный институт основной химической промышленности(56) 1. Руководство по анализу в производстве фосфора, фосфорной кислоты и удобрений, Под ред,Мойжес И.Б, Л., Ленниигипрохим, 1973, с. 11-13,2. Авторское свидетельство СССР 9 757956, кл. С 01 М 27/02, 1978.3. Меженный Я .Ф . Лабораторный прак. тикум по физической и коллоидной химии. М ., Госиздат, 1959, с. 238-242 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ПЯТИОКИСИ ФОСФОРА В ШЛАКЕ фосфорной печи, содержащее датчики электропроводности и температуры, помещаемые в сливной желоб ванны печи, причем выходы указанных датчиков соединены с входами вычислительного блока, отличающеес ятем, что, с целью сокращения времени и по. вышения точности определения, в него дополнительно введены последовательно соединенные интегратор электропроводности шлака, блок сравнения фактического .и заданного значений содержания Р О в шлаке и блок кор -т рекции состава шлака, причем вход12 блока интегрирования соединен с вы- щ ходом вычислительного блока,Изобретение относится к физикохимическому анализу, в частности кустройствам для определения. содержания пятиокиси Фосфора (Р 20) в шлакефосфорной печи, и может быть использовано в химической и металлургичес 5кой промышленности, где необходимознание о содержании основного илилимитирующего вещества в шлаке, например, в процессе получения желтогофосфора, карбйда кальция, ферросилиция и т.д,Известен фотоколориметрическийспособ для определения содержанияРО в шлаке; для определения Р 20Фотоколориметр снабжен двумя ячейхами - одна со стандартным раствором,вторая - с раствором, приготовленнымиз пробы шлака, Оптические плотностиобоих растворов сравниваются, и поградуировочному графику или от результата сравнения ф блоке вычислительного устройства определяют содержание РО в шлаке, При оптическом измерении используют светофильтр.Для достоверности пробы берут в начале, середине и конце слива шлакаи смешивают их 1,Недостатком данного устройстваявляется необходимость приготовлениярастворов для измерения, что является трудоемким делом, поэтому времяизмерения одной пробы составляетоколо 3 ч.Известно кондуктометрическое устройство для измерения концентрациирастворов, содержащее три ячейки, 35измерительную и две эталонные, Однаиз эталонных ячеек применяется какячейка сравнения, а вторая для повышения точности измерения, с цельюустранения температурной погрешности. Определение концентрации произ"водят по трем измерениям электропроводности - измеряемого раствораи двух эталонных, в которых находятся растворы с .минимальной и предель ной концентрацией определенного компонента, и с помощью вычислительногоустройства или графика определяютконцентрацию компонента (2,Однако измерить содержание РОв шлаке фосфорной печи с помощью такого устройства невозможно, так как,расплавы шлаков, в частности фосфорные шлаки, содержат окислы переменной валентности (Ре 203, Т 102, и др.)и обладают смешанной проводимостьюэлектронно-ионной, поэтому точностьизмерения известным устройством будет низкой, ибо электропроводностьшлаковых расплавов зависит преждевсего от структуры расплава . Данное 60устройство предназначено для работыв жидких средах при температурахне более 80-100 С, температура сливаемого шлака находится в пределах1250-1600 С, что значительно затруд- б 5 няет измерение, наличие трех измерительных ячеек затрудняет слив шлака и условия труда измерителя,Наиболее близким к изобретениюявляется устройство для определениявязкости и электропроводности известково-силикатных расплавов, в котором измерение электропроводностипроводят контактным методом при помощи измерительной схемы вольтметрамперметр, в которой вольтметром измеряется падение напряжения на концах проводника, амперметром - величина тока 3),Величину электрической проводимости Ж расплавов определяют по Формулам= Ь/1 К; Н =Ом см1где- удельное электрическое сопротивление, Ом см;ЬБ - разность потенциалов междуэлек тр одами, В;1 - ток, текущий между электродами, А;К - постоянная ячейка, определяемая из геометрическихразмеров ячейки,Для определения К ячейки проводятизмерения электрической проводимостирасплавов с известной электрическойпроводимостью и по ней производятградуировку. Измерительная ячейкапредставляет собой тигелек, в кото-,ром находится 80-100 г исследуемогошлака . В него погружается два электрода, между которыми и производят измерение. Результат измерения сравнивают в сравнивающем устройствеили с графиком и после вычислений определяют содержание интересующего вещества.Однако для известного устройствахарактерна недостаточная точность определения, так как измерения производятся в отрыве от реальных условий,в результате чего трудно учесть рядвлияющих на измерения факторов: температуру, вязкость, геометрию сливного канала и т.п.Так, если даже сразу же провестиизмерение температуры расплава в тигле, то она не является достоверной,так как в зависимости от длины желоба температура различна, кроме того,происходит охлаждение пробы притранспортировке и за время, необходи.мое на преодоление инерционности измерительного прибора (термопары), настройки оптического пирометра и т.д.Целью изобретения является повыаение точности и сокращение времени определения содержания РО в шпаке.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения содержания пятиокиси фосфора, содержащее датчики электропроводности и температуры расплава шлака, помещаемыев сливной желоб печи, причем выходыуказанных датчиков соединены с входами вычислительного блока, дополнительно введены последовательносоединенные интегратор электропроводности шлака, блок сравнения фактического и заданного значений содержания Р 20 в шлаке и блок коррекциисостава шлака, причем вход блока интегрирования соединен с выходом вычислительного блока,На фиг. 1 изображена измерительнаяячейка; на фиг. 2 - график зависимости содержания Р О в шлаке от электгропровбдности расплава; на Фиг, 3 - 35блок-схема предлагаемого устройства.,Измерительная ячейка состоит изграфитового стакана (тигля) 1, нанижнюю часть которого насажено молибденовое кольцо 2, служащее первым кон 20тактом, в верхней сужающей части стакана на внутренней резьбе крепитсяизоляционное кольцо 3, в отверстиекоторого вставляется металлическийстержень 4, служащий вторым электродом и имеющий возможность перемещения.Блок-схема содержит электропечь5, датчик б электропроводности шлака,датчик 7 температуры сливаемого шлака, датчик 8 усилителей, датчики вычислительного блока 9, интегратора 10,регистрирующего прибора 11, блока 12сравнения н блока 13 коррекции.Устройство работает следующим образом.35При сливе шлака из электропечи 5 в сливной желоб помещают измерительную ячейку датчика б электропровод- ности шлака таким образом, чтобы расплав шлака попал внутрь ячейки, эатем 40 опускают центральный электрод до ка . сания с расплавом. Об этом можно судить по появлению тока в измерительной;схеме Затем центральный электрод погружают на глубину, равную той, 45 что была при градуировке и произво- дят измерение электропроводности по Формуле- Н= 1/, Ом смЬц - -11 К50Одновременно с измерением электро. проводности в сливном желобе датчик 7 температуры измеряет температуру, которая регистрируется вторичным прибором - потенциометром, Сигналы с датчиков электропроводности и темературы поступают в вычислительный блок 9, представляющий схемы умножения, нв соответствии с полученным результатом на выходе блока 9 появляется сигнал, пропорциональный фактическойэлектропроводности шлака, Все измерение осуществляется в течение 1520 мин, т.е, в течение слива можнополучить несколько измерений, а еслипечь работает на большой мощности,то при наличии двух датчиков электропроводности и температуры (слив поочередно производится по двум желобам) измерение производится непрерывно,Для повьзаення точности и достоверности результата в блоке интегрирования результат нескольких измеренийусредняется и поступает в блок 12сравнения. С блока интегрирования можно получитьили электрический сигнал,пропорциональный определенному содержанию Р 2 О в шлаке, или непосредствен.ное значение этого параметра. В зависимости от этого шкала показывающегоприбора 11 градуируется в единицахэлектропроводности, или процентах содержания Р 20 в шлаке. Прибор устанавливается на пульт управления печью,чтобы аппаратчик мог контролироватьпроцесс получения ФоСфора. для перевода электрического сигнала в процентсодержания Р О в шлаке можно исполь 2зовать график (Фиг. 2) в виде дисплея. Соответственно, в блок 12 сравнения поступает электрический сигнал,пропорциональный заданному содержаниюРО 5 в шлаке. Его можно задать такжепо графику фиг. 2.В блоке 12 происходит сравнениефактического и заданного значения РгОгв шлаке. В случае разбаланса сигналпоступает в блок 13 коррекции, который в зависимости от знака рассогласования выдает сигнал на изменениедозировки восстановителя (уменьшениеили увеличение кокса). В результатевозмущение будет устранено,Для усиления электрического сигнала между вычислительным блоком 9 идатчиками электропроводности и температуры помещают усилители 8. Аналогичный усилитель может быть включен между блоком сравнения 12 и блоком 13 коррекции.Использование изобретения позволяет оперативно определять содержаниеР 20 в шлаке и за счет более точногоуйравления углеродистым режимом снизить содержание РО 9 в шлаке, а следовательно, потерй Фосфора со шлакомна 3, 5-51099 265 ОФ 22 4365/37 Тираж 823ВНИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и открытий 11 3035, Москва, Ж, Раушская на Зак ПодписССР лиал ППП Патент , г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель В.Гусева едактор П.Коссей Техред А.Ач Корректор А.Зимокос